Bioaccessibility of carotenoids from Chlorella vulgaris and their distribution in lipoproteins in healthy adults

Abstract

본 연구는 건강한 성인에서 클로렐라의 카로티노이드 위액용출률과 지단백질에서의 분포를 확인하기 위해 수행되었다. 본 연구는 이중 맹검, 무작위 배정, 평행설계, 대조식품 대조시험으로 진행되었으며, 모든 과정은 이화여자대학교 IRB에 따라 진행되었다. 피험자는 체질량지수 (BMI) 20-25 kg/m2 의 건강한 20대 이상의 성인남녀 36 명으로, 인터넷 게시판을 통해 모집되었다. 연구 참여 기준에 의해 적합하다고 판정된 피험자는 2주 간의 고카로티노이드를 함유하고 있는 식품에 대한 고갈식이 기간을 두었다. 2주 후 방문한 36 명의 대상자들은 대조식품군에 6명, 마리골드군 (lutein 10 mg/d)과 클로렐라 저용량군 (lutein 10 mg/d), 고용량군 (lutein 20 mg/d)에 각각 10명씩 무작위 배정하였다. 대조식품과 클로렐라 저용량, 고용량 시험식품은 정제로, 마리골드 시험식품은 연질캡슐로 제공되었다. 따라서 이중맹검을 유지하기 위하여 시험식품은 모든 피험자들이 하루 세 번 정제 5알과 캅셀 1알씩 섭취하도록 하였다. 시험식품 섭취 후 매주 마다 고성능액체크로마토그래피 (HPLC) 분석방법을 사용하여 혈중의 카로티노이드 (lutein, zeaxanthin, α-carotene, β-carotene) 수준을 측정하여 그 수준 및 변화량을 비교하였다. 혈중 lutein 농도는 섭취 1주 후부터, α-carotene 농도는 섭취 2주 후부터 대조군에 비해 마리골드 및 클로렐라 저용량과 고용량군 모두 유의적으로 그 농도가 증가하였다. 6주간의 시험기간 동안 매주 혈중 카로티노이드 농도를 반복 측정하여 시간에 따른 농도 변화 양상이 군간 차이가 있는지 여부를 repeated measures ANOVA를 통해 확인한 결과, 혈중 lutein, α-carotene 농도가 시간에 따라 군간에 차이가 있음을 확인하였다 (P < 0.0001). 또한 섭취 6주 후에 비침습적인 방법으로서 구강점막 세포 내 카로티노이드 농도를 측정한 결과, 대조군과 비교하여 클로렐라 저용량, 고용량군, 마리골드군 모두 유의적으로 그 농도가 증가하였다 (P < 0.0001). 혈중 카로티노이드 수준과 구강 점막 세포 내에서의 카로티노이드 수준간의 상관관계를 상관 분석한 결과, 혈중과 BMC에서의 lutein 농도간에 유의적인 양의 상관관계가 나타났다 (r = 0.531, P = 0.009). 지단백질에서의 카로티노이드 분포를 확인하기 위하여 그 농도를 비교한 결과, LDL과 HDL의 lutein 농도가 대조군과 비교하여 클로렐라 저용량, 고용량군에서 유의적으로 높았다 (각각 P = 0.005, P = 0.014). TG는 HDL zeaxanthin 농도와 음의 상관관계가 있었다 (r = -0.504, P = 0.047). 그러므로 클로렐라 섭취는 카로티노이드의 위액용출률을 증가시키고 지질대사를 조절함으로써 유익한 소재로 이용 할 수 있는 가능성을 시사한다.;This study was performed to access the bioaccessibility and distribution of carotenoids from Chlorella vulgaris in different doses and sources during 6 weeks intervention period in healthy adults. Furthermore, the association of plasma and buccal mucosa cells carotenoid concentrations and lipid profiles, which include assessment of lipoprotein subtractions concentrations of carotenoids, was determined. This study was a double-blinded, randomized, placebo-controlled study. Thirty-six college students aged 20-33 years were recruited from advertisement on websites. After 2 weeks washout period, subjects were randomly assigned to four groups; placebo, marigold (lutein 10 mg/d), low-dose chlorella (lutein 10 mg/d), and high-dose chlorella (lutein 20 mg/d) group. Marigold, the commercial source of lutein, was used as positive control to compare with Chlorella vulgaris, containing equivalents dose of lutein. Healthy participants were asked to consume test materials with a low carotenoids diet for 6 weeks. Blood samples were collected from fasting subjects every week. Concentrations of carotenoids in plasma, buccal mucosa cells (BMCs), and lipoprotein fractions were measured by high performance liquid chromatography. Plasma lutein and α-carotene concentrations were significantly increases in both chlorella groups than placebo group at 6 week (P < .0001). Marigold group has lower bioavailability of α-carotene than low lutein group in equivalent dose of lutein (10 mg/d) in 6 week (P < .0001). BMCs lutein concentration was higher in high-dose chlorella group than placebo group at 6 week (P = 0.017). Pearson correlation analysis was performed to examine the relationship between plasma and BMCs carotenoids. The correlation coefficient between the plasma and BMCs concentrations of lutein were positively significant (r = 0.601, P = 0.0004) in subjects, suggesting that the status of lutein in the BMC may be estimated from their plasma concentrations. Lutein concentrations in both LDL and HDL were significantly higher in both chlorella groups than placebo group at 6 week (P = 0.005, P = 0.014, respectively). HDL-C was positively related to plasma lutein concentrations (r = 0.411, P = 0.046). Triglycerides were tended to be inversely related to zeaxanthin concentrations in HDL. Taken together, these results showed that carotenoid from Chlorella vulgaris is highly bioaccessible, especially lutein and α-carotene, and the doses are more important factor than sources in bioaccessibility of carotenoids. Absorbed carotenoids are distributed in LDL and HDL predominantly, but not change the distribution pattern in lipoproteins. These findings suggest that Chlorella vulgaris is a bioactive substance, one of the potential contributors to the regulation of lipid profile. The trial was registered with cris.nih.go.kr (No. KCT0000750).